第1章 物联网概述-《物联网技术基础教程》

第 I 章 物联网概述
学习任务
本章主要涉及：
1
物联网的起源与发展 物联网的定义 物联网技术体系
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2 3
1.1 物联网的起源与发展
• 物联网作为一种模糊的意识或想法而出现，可
以追溯到上世纪末。1995年比尔· 盖茨在《未
来之路》一书中就已经提及类似于物品互联的
4. 物联网应用示例 —— 智能家庭
1.4 物联网的应用领域
5. 物联网应用示例——智慧农业 (农业标准化生产
监测系统)
1.5 应用案例：光纤传感温度监测系统
•
分布式光纤光学传感能提供完整事件发生的探 测和定位。
• 用光入射到光纤光栅时产生的反射光谱和透射
光谱原理来获取环境温度及应变的变化情况，
1.2.1 物联网概念
• 物联网的概念是在1999年提出的。在计算机互联
网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通
信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时
共享的实物互联网“Internet of things” （ IOT，简称物联网）。
1.2.2 物联网定义及组成
不在的网络，因此认为物联网是空中楼阁，是 目前很难实现的技术。
• 误区之四，把物联网当成个筐，什么都往里装；
基于自身认识，把仅仅能够互动、通信的产品
都当成物联网应用。
1.3.1 物联网技术概论
• 物联网是典型的交叉学科，它所涉及的核心技 术包括IPv6技术、云计算技术、传感技术、 RFID智能识别技术、无线通信技术等。 • 因此，从技术角度讲，物联网专业主要涉及的 专业有：计算机科学与工程、电子与电气工程、 电子信息与通讯、自动控制、遥感与遥测、精 密仪器、电子商务等等。
• 为实现对物联网广泛部署的"智能物体"的管理， 需要进行网络功能和适用性分析，开发适合的 管理协议。
1.3.3 物联网面临的主要技术问题
物联网的发展主要面临五个主要技术问题：
• （1）技术标准问题
• （2）安全问题
• （3）协议问题
• （4）IP地址问题
• （5）终端问题。
1.4 物联网的应用领域
物联网概念模型
1.2.2 物联网定义及组成
4. 物联网认识方面的误区
• 误区之一，把传感器网络或RFID网等同于物
联网。
• 误区之二，把物联网当成互联网的无边无际的
无限延伸，把物联网当成所有物的完全开放、 全部互连、全部共享的互联网平台。
1.2.2 物联网定义及组成
• 误区之三，认为物联网就是物-物互联的无所
1.2.2 物联网定义及组成
3 物联网的三大特征 一般认为,物联网具有以下的三大特征:
① 全面感知
• 利用RFID 、传感器、二维码等随时随地获取 物体的信息。 ②可靠传递 • 通过无线网络与互联网的融合，将物体的信息 实时准确地传递给用户。
1.2.2 物联网定义及组成
③智能处理 • 利用云计算、数据挖掘以及模糊识别等人工智 能技术，对海量的数据和信息进行分析和处理， 对物体实施智能化的控制。
• 2003年，“EPC决策研讨会”在芝加哥召开。作
为物联网方面第一个国际会议，该研讨会得到了 全球90多个公司的大力支持。从此，物联网相关 工作开始走出实验室。
1.1 物联网的起源与发展
• 经过工业界与学术界的共同努力，2005年物联
网终于大放异彩。这一年，国际电信联盟
（ITU）发布了题为《ITU互联网报告2005：
1.3.1 物联网技术概论
• 欧盟于2009年9月发布的《欧盟物联网战略研
究路线图》白皮书中列出13类关键技术，包括：
标识技术、物联网体系结构技术、通信与网
络技术、数据和信号处理技术、软件和算法、
发现与搜索引擎技术、电源和能量储存技术等。
1.3.1 物联网技术概论
物联网的技术体系框架
1.3.2 物联网技术体系
1.2.2 物联网定义及组成
2.物联网的发展与形成 物联网的发展跟互联网是分不开的，主要两 个层面的意思： • 物联网的核心和基础仍然是互联网，它是在互联 网基础上的延伸和扩展;
•
第二，物联网是比互联网更为庞大的网络，其网 络连接延伸到了任何的物品和物品之间，这些物 品可以通过各种信息传感设备与互联网络连接在 一起，进行更为复杂的信息交换和通信。
1.3.2 物联网技术体系
④ 电源和储能 • 是物联网关键支撑技术之一，包括电池技术、 能量储存、能量捕获、恶劣情况下的发电、能 量循环、新能源等技术。 ⑤ 新材料技术 • 主要是指应用于传感器的敏感元件实现的技术。 传感器敏感材料包括湿敏材料、气敏材料、热 敏材料、压敏材料、光敏材料等。新敏感材料 的应用可以使传感器的灵敏度、尺寸、精度、 稳定性等特性获得改善。
1. 感知、网络通信和应用关键技术 ① 传感和识别技术 • 是物联网感知物理世界获取信息和实现物体控 制的首要环节。
• 传感器将物理世界中的物理量、化学量、生物 量转化成可供处理的数字信号。
• 识别技术实现对物联网中物体标识和位臵信息 的获取。
1.3.2 物联网技术体系
② 网络通信技术 • 主要实现物联网数据信息和控制信息的双向传 递、路由和控制. • 重点包括低速近距离无线通信技术、低功耗路 由、自组织通信、无线接入M2M 通信增强、 IP 承载技术、网络传送技术、异构网络融合接 入技术以及认知无线电技术。
① 标识和解析技术 • 是对物理实体、通信实体和应用实体赋予的或 其本身固有的一个或一组属性，并能实现正确 解析的技术。 • 物联网标识和解析技术涉及不同的标识体系、 不同体系的互操作、全球解析或区域解析、标 识管理等。
1.3.2 物联网技术体系
② 安全和隐私技术
• 包括安全体系架构、网络安全技术、“智能物 体”的广泛部署对社会生活带来的安全威胁、 隐私保护技术、安全管理机制和保证措施等。 • 网络管理技术重点包括管理需求、管理模型、 管理功能、管理协议等。
• 我国的物联网应用领域主要有智能交通、环境
保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能 消防、工业监测、机械制造等。
1.4 物联网的应用领域
1. 物联网应用示例——食品安全
1.4 物联网的应用领域
2. 物联网应用示例 —— 平安城市
1.4 物联网的应用领域
3. 物联网应用示例 —— 人体健康
1.4 物联网的应用领域
1.3.2 物联网技术体系
③ 海量信息智能处理 • 综合运用高性能计算、人工智能、数据库和模 糊计算等技术，对收集的感知数据进行通用处
理，重点涉及数据存储、并行计算、数据挖掘、
平台服务、信息呈现等。
1.3.2 物联网技术体系
④ 面向服务的体系架构（Service-oriented Architecture ，SOA） • 是一种松耦合的软件组件技术，它将应用程序 的不同功能模块化，并通过标准化的接口和调 用方式联系起来，实现快速可重用的系统开发 和部署。 • SOA 可提高物联网架构的扩展性，提升应用 开发效率，充分整合和复用信息资源。
1.1 物联网的起源与发展
• 在欧洲，2009年6月，欧盟在比利时首都布鲁
塞尔向欧洲议会、欧洲理事会、欧洲经济与社
会委员会和地区委员会提交了以《物联网——
欧洲行动计划》为题的公告，其目的是希望欧
洲通过构建新型物联网管理框架来引领世界物 联网发展。
1.1 物联网的起源与发展
• 欧盟委员会提出物联网的三方面特性：
1.3.2 物联网技术体系
2. 支撑技术 • 物联网支撑技术包括嵌入式系统、微机电 系统（Micro ElectroMechanical Systems， MEMS）、软件和算法、电源和储能、新材料 技术等。
① 微机电系统
• 可实现对传感器、执行器、处理器、通信模块、 电源系统等的高度集成，是支撑传感器节点微 型化、智能化的重要技术。
1. 物联网定义 目前较为公认的物联网的定义是： • 通过射频识别（RFID）装置、红外感应器、 全球 定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的 协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换 和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和 管理的一种网络。 • 当每个而不是每种物品能够被唯一标识后，利用识 别、通信和计算等技术，在互联网基础上，构建的 连接各种物品的网络，就是人们常说的物联网。
想法，只是当时受限于无线网络、硬件及传感
设备的发展，并未引起重视。
1.1 物联网的起源与发展
• 1999年，美国麻省理工大学Auto-ID研究中心的
创建者之一的Kevin Ashton教授在他的一个报 告中首次使用了“Internet of Things”这个短 语，
• 事实上，Auto-ID中心的目标就是在Internet的
1.5 应用案例：光纤传感温度监测系统
2.产品特点
• 第一，不能简单的将物联网看做互联网的延伸，
物联网建立在特有基础设施上，将是一系列新的 独立系统，当然，部分基础设施仍要依存于现有 的互联网。
• 第二，物联网将伴随新的业务共同发展；
• 第三，物联网包括了多种不同的通信模式，物与
人通信，物与物通信，其中特别强调了包括机对 机通信（M2M）。
1.1 物联网的起源与发展
1.2.2 物联网定义及组成
• 物联网中的“物”的涵义要满足以下条件才能 够被纳入“物联网”的范围：
• ① 要有相应信息的接收器； • ② 要有数据传输通路； • ③ 要有一定的存储功能； • ④ 要有CPU；
1.2.2 物联网定义及组成
• ⑤ 要有操作系统； • ⑥ 要有专门的应用程序； • ⑦ 要有数据发送器； • ⑧ 遵循物联网的通信协议； • ⑨ 在世界网络中有可被识别的唯一编号。
基础上建造一个网络，实现计算机与物品 （objects）之间的互联，这里的物品包括各种 各样的硬件设备、软件、协议等等。